Откуда берутся электроны?

[FomaNeverov]

Представим себе обычную электронно-лучевую трубку (по простому - кинескоп осциллографа). извлечём из неё электронную пушку, и отвезём её в космос, например на МКС. Там закрепим снаружи станции, подадим напряжение - и вуа-ля, пушечка начала излучать пучок электронов, в пространство, т.к. экран с люминофором мы на неё ставить не будем. Что получается? В течение какого-то времени (срок службы ЭЛТ) пушка выстреливает электроны, которые улетают в пространство. Электроны излучает катод. Катод состоит из огромного, но всё же конечного количества атомов, каждый из которых имеет свою электронную оболочку, т.е. количество электронов тоже конечно. Если бы речь шла об обычном осциллографе (или там, радиолампе) - можно было бы предположить, что электроны попадают на анод, и по проводникам через источник питания возвращаются обратно на катод, создавая электрический ток. Но в нашем случае электроны не возвращаются, улетают. То есть, атомы катода начнут "раздеваться", постепенно лишаясь электронных оболочек? И через какое-то время электронная пушка перестанет излучать, т.к. запас электронов иссякнет? А катод лишится всех электронов?

Как бы здравый смысл и житейский опыт подсказывают, что это не так. Тогда вопрос - из какого источника катод будет пополнять свой запас электронов?

[Dan B-Yallay]

FomaNeverov в сообщении #1399009 писал(а):

И через какое-то время электронная пушка перестанет излучать, т.к. запас электронов иссякнет? А катод лишится всех электронов?

Скорей всего гораздо раньше этого времени катод обзаведётся таким положительным зарядом, что отрывать электроны от него станет очень проблематичным.

Кроме того, что именно в космосе будет мешать электронам вернуться обратно?

[Pphantom]

Погуглите "ионный двигатель" и почитайте про схему его работы. В первом приближении вы именно его и описали.

[FomaNeverov]

Dan B-Yallay в сообщении #1399010 писал(а):

Скорей всего гораздо раньше этого времени катод обзаведётся таким положительным зарядом, что отрывать электроны от него станет очень проблематичным.

То есть она всё-таки перестанет излучать, когда электронов станет мало?

Цитата:

Кроме того, что именно в космосе будет мешать электронам вернуться обратно?

Ну, наверное, у них (электронов) есть какая-то своя "вторая космическая скорость", разогнавшись до которой они уже не вернутся?

[Munin]

FomaNeverov в сообщении #1399009 писал(а):

Как бы здравый смысл и житейский опыт подсказывают, что это не так.

А что, теоретические вопросы - это такие, с которыми вы имеете много дела и житейского опыта? Почему вы полагаетесь на здравый смысл и житейский опыт, задавая умозрительные вопросы про странные вещи: вакуум, космос, электроны и атомы? Вопросы, которые вы только придумываете в голове, но никогда не проверяли на практике, и никак не видели, как там что на самом деле происходит?

[Dan B-Yallay]

FomaNeverov в сообщении #1399017 писал(а):

То есть она всё-таки перестанет излучать, когда электронов станет мало?

Чисто умозрительно: она перестанет излучать тогда, когда напряжения, подаваемого на катод, станет недостаточно для излучения. Произойдёт ли это когда "электронов вообще не осталось", или же "электронов мало", или когда "еще хватает", но положительный заряд катода уже не пускает -- это надо считать.
Вам правильно намекают, что в раздел Помогите разобраться с вопросами такого уровня приходить не стОит.

-- Ср июн 12, 2019 17:33:56 --

FomaNeverov в сообщении #1399017 писал(а):

Ну, наверное, у них (электронов) есть какая-то своя "вторая космическая скорость", разогнавшись до которой они уже не вернутся?

У вас сейчас хороший повод взять и посчитать эту скорость. Пусть масса ЭЛТ равна 6 кг.

[Munin]

Dan B-Yallay в сообщении #1399050 писал(а):

Вам правильно намекают, что в раздел Помогите разобраться с вопросами такого уровня приходить не стОит.

Скорее, нужно быть готовым разбираться с ними самостоятельно (с подсказками), и на существенно более серьёзном уровне.

[DimaM]

Pphantom в сообщении #1399012 писал(а):

Погуглите "ионный двигатель" и почитайте про схему его работы. В первом приближении вы именно его и описали.

В действующем ионном двигателе ионы на выходе нейтрализуются. Иначе максимальная прибавка импульса довольно-таки мала ($10^5$ Кл/моль и все такое).

[FomaNeverov]

Кинескоп в телевизоре запросто может проработать пару десятков лет - т.е. эмиссии катода хватает. Но в случае телевизора электроны возвращаются по проводам (по крайней мере мы считаем, что возвращаются).

С тем, что катод зарядится и перестанет излучать - я не согласен. Представим эту же "электронную пушку" с хорошей (атомной?) батарейкой, вся система висит в космосе. Электроны улетают, положительный заряд растёт - очевидно на всей конструкции, а не только на катоде. Разность потенциалов между катодом и анодом сохраняется за счёт работы батарейки, независимо от общего заряда системы.

Улетят ли все электроны, и что будет с атомами, лишёнными электронных оболочек?

[DimaM]

FomaNeverov в сообщении #1399056 писал(а):

С тем, что катод зарядится и перестанет излучать - я не согласен. Представим эту же "электронную пушку" с хорошей (атомной?) батарейкой, вся система висит в космосе. Электроны улетают, положительный заряд растёт - очевидно на всей конструкции, а не только на катоде. Разность потенциалов между катодом и анодом сохраняется за счёт работы батарейки, независимо от общего заряда системы.

Вы показали, что от катода до анода электроны долетят. А дальше-то, по-вашему, что с ними будет происходить, ежели заряд системы, например, +10 Кл (ток 0.1 А в течение 100 с)?

[EUgeneUS]

DimaM в сообщении #1399055 писал(а):

В действующем ионном двигателе ионы на выходе нейтрализуются.

FGJ, в ионном двигателе ионы нейтрализуются уже после выхода - электроны сбрасываются в струю ионов.

[DimaM]

EUgeneUS
В контексте данной темы, на мой взгляд, принципиальной разницы нет.

[Pphantom]

DimaM в сообщении #1399055 писал(а):

В действующем ионном двигателе ионы на выходе нейтрализуются.

Ну так и совпадение не идеальное. Хотя принципиально схема будет работать и без этого, просто "двигателем" это будет назвать сложно.

[Someone]

FomaNeverov в сообщении #1399017 писал(а):

То есть она всё-таки перестанет излучать, когда электронов станет мало?

Что значит "мало"? После того, как будет излучена совершенно микроскопическая часть электронов, разность потенциалов между двигателем и окружающим пространством станет такой, что электростатическое поле намертво запрёт все электроны в двигателе.

Есть, кстати, очень интересная книжка об электроракетах: К. А. Гильзин. Электрические межпланетные корабли. "Наука", Москва, 1970.

[Евгений Машеров]

0. Электроны излучаются катодом, но из этого не следует, что это были электроны, изначально принадлежавшие материалу катода. Они поступали от источника отрицательного напряжения. В обычной схеме ЭЛТ источник получает электроны от экрана. То есть ничего не расходуется, катод после длительной работы выходит из строя не вследствие дефицита электронов, а потому, что разрушился покрывающий его оксидный слой, не говоря уж о тривиальной перегорании нити накала.
1. Здесь источник напряжения на катоде другим полюсом присоединён к корпусу корабля. Который получает положительный заряд. Рассмотрим сначала случай "сферического конясмолёта в вакууме". Сфера десятиметровая, и помня, что сантиметр, который мера ёмкости, примерно пикофарада, получим, что ёмкость порядка тысячи пФ, и каждый исторгнутый катодом кулон увеличивает напряжение на миллиард вольт. И оно растёт беспрерывно, так что, с какой высокой скорость вылетали с катода электроны и как далеко смогли они улететь - рано или поздно они затормозятся кулоновским притяжением и полетят обратно, нейтрализовать заряд материнского корабля.
2. Однако реальный корабль, сферический или нет, будет не в вакууме, а в космическом пространстве, в котором есть заряженные частицы, которые будут к нему, отрицательные, притягиваться. Электроны быстрее, отрицательные ионы медленнее, но все будут двигаться к нему и отдавать заряд, восстанавливая исходную нейтральность. В любом случае электронная пушка будет работать, пока хватит энергии. Электроны катода не закончатся.